Die diep magie van kwantumfisika

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

Wat weet jy van kwantumfisika? Selfs 'n geesteswetenskappe-student soos ek verstaan dat fisika en kwantumfisika effens verskillende dinge bestudeer.

Terselfdertyd is fisika in die algemeen die wetenskap van die natuur, wat bestudeer hoe die wêreld werk en hoe alle voorwerpe en liggame met mekaar in wisselwerking is. As 'n tak van fisika bestudeer kwantummeganika ons wêreld op sy diepste vlak. Die feit is dat alles wat ons omring uit atome bestaan. Wel, selfs ek en jy is niks meer as 'n ensemble van atome wat in die kern van supernovas ontstaan het nie. Boonop is hierdie area van fisika so kompleks dat baie wetenskaplikes erken dat hulle dit nie goed verstaan nie. Gegewe die groeiende aantal onbeantwoorde vrae en 'n paar ooreenkomste tussen kwantumfisika en magie, is dit ongelooflik aantreklik, maar dit kan misleidend wees, soos baie charlatans en pseudowetenskaplikes suksesvol doen. In hierdie artikel sal ons probeer om te verstaan hoekom kwantumfisika so soortgelyk is aan magie.

'n Foton is 'n elementêre deeltjie wat geen massa het nie en in 'n vakuum kan bestaan en teen die spoed van lig beweeg. Die foton se elektriese lading is ook nul.

Niemand in die wêreld verstaan kwantummeganika nie

Ons is almal mal oor toorkuns. Veral dié waartydens die towenaar die balle tussen omgekeerde koppies kan laat “spring”. In kwantumstelsels, waar die eienskappe van 'n voorwerp, insluitend die ligging daarvan, kan wissel na gelang van hoe jy dit waarneem, behoort sulke prestasies sonder slimmigheid moontlik te wees. Die feit is dat, volgens die kwantumteorie, 'n elementêre deeltjie 'n sekere toestand verkry slegs op die oomblik van waarneming. Dit is moeilik om te glo, maar op die ou end kon wetenskaplikes eksperimenteel bewys, met behulp van 'n enkele foton, dat dit op drie plekke gelyktydig bestaan. Maar hoe is dit moontlik?

Een van die bekendste kwantumeksperimente is die dubbelspleet-eksperiment, wat gewys het dat lig en materie tegelyk soos 'n deeltjie en 'n golf kan optree.

Daar moet kennis geneem word dat Albert Einstein belang gestel het in die suksesse van kwantummeganika – met behulp waarvan 'n mens die gedrag van atome en elementêre deeltjies akkuraat kan beskryf. Die briljante wetenskaplike het egter hierdie teorie teëgestaan en die konsep wat dit onderlê – verwarring – bespot. In kwantummeganika beteken verstrengeling dat die eienskappe van een deeltjie onmiddellik die eienskappe van 'n ander kan beïnvloed, ongeag die afstand tussen hulle.

Daarna het 'n reeks uitgebreide eksperimente getoon dat Einstein verkeerd was: verstrengeling is werklik en geen ander teorie kan die vreemde uitwerking daarvan verklaar nie. En tog, ten spyte van die vermoë van kwantumteorie om resultate eksperimenteel te verduidelik, erken baie wetenskaplikes dat kwantumfisika so kompleks is dat dit skaars moontlik is om dit te verstaan.

Verstrengeling is egter nie die enigste verskynsel wat die kwantumteorie van die klassieke teorie skei nie. Volgens sommige fisici is daar nog 'n skokkende feit oor kwantumrealiteit wat dikwels oor die hoof gesien word en wat bydra tot die "magie" van hierdie gebied van teoretiese fisika. Volgens The New Scientist het Simon Cochen en Ernst Specker in 1967 wiskundig bewys dat selfs vir een kwantumvoorwerp, waar verstrengeling onmoontlik is, die waardes wat jy kry wanneer jy sy eienskappe meet, afhang van die situasie waarin hierdie voorwerp geleë is. Die waarde van eiendom A hang dus daarvan af of jy kies om dit te meet deur middel van eiendom B of die gebruik van eiendom C. In eenvoudige terme is daar geen werklikheid onafhanklik van die keuse van meting nie.

Die magie van die werklikheid

Stem saam, dit alles is darem vreemd en laat die brein letterlik uit sy nate bars. Dit blyk immers dat die teenwoordigheid van 'n waarnemer die lot van die stelsel bepaal en dit dwing om 'n keuse ten gunste van een staat te maak. Maar is dit nie 'n inmenging van bewussyn in die materiële werklikheid nie? En as ons in ag neem dat 'n foton van lig gelyktydig 'n deeltjie en 'n golf kan wees en op drie plekke tegelyk kan wees, in watter wêreld leef ons dan enigsins? Is hierdie bewys van die bestaan van parallelle werklikhede met dieselfde wette van fisika?

En dit is net 'n deel van die vrae waarop moderne fisika geen antwoorde het nie. Tot. Alles wat uit antieke tye onbekend was, het 'n mens egter bang gemaak. Soms is mense gereed om enigiets te glo, solank daar net een – en dit maak nie saak watter – antwoord is nie. Om hierdie rede is dit glad nie verbasend dat alle soorte charlatans en pseudowetenskaplikes so lief is vir kwantumfisika nie. As jy interessantheidshalwe REN TV aanskakel, dan kan jy op een van die programme oor die ander wêreld struikel, waarin 'n ander pseudo-wetenskaplike as 'n kenner optree. In 99 gevalle uit 100 sal sy valse verduideliking van die wêreldorde ten minste een melding van kwantumfisika insluit. Terselfdertyd pronk enige pseudowetenskaplike flink met wetenskaplike terme soos elektron, foton en verstrengeling om 'n min of meer betroubare voorkoms in die oë van 'n onervare kyker te kry.

Soms lyk dit selfs vir my asof enige selfrespekende charlatan bloot verplig is om 'n toespraak oor die geheime van kwantumfisika in sy repertorium te hê. Wetenskaplikes het immers feitlik niks om te stry met hul bewerings dat kwantummeganika vir wetenskaplikes 'n raaisel is nie. Is dit nie gerieflik nie? Popularisering van sulke idees kan vir 'n groot aantal mense 'n valse siening van die wêreld tot gevolg hê. Idees soos hierdie dra ook by tot die voorliefde vir alternatiewe medisyne en die oplegging van hande vir gevaarlike siektes. So, vanaf TV-skerms, bewys esoterici met skuim om die mond dat denke wesenlik is omdat kwantumfisika hier is, en tuisgekweekte bioloë weef kwantumfisika in hul grondlose idees oor die golfgenoom, ens. Dit alles dra by tot die ontwikkeling van magiese denke, waaroor ek vroeër in meer besonderhede geskryf het, en die groei van mites en wanopvattings oor die wêreld waarin ons leef.

Intussen is kwantumfisika ware magie. Die magie van die werklikheid. Ja, ons verstaan nie baie nie en ken nie die antwoorde op die vrae wat deur kwantumverstrengeling gegenereer word nie en die resultate van talle eksperimente, insluitend Schrödinger se kat, waaroor my kollega Nikolai Khizhnyak vroeër geskryf het. Terselfdertyd is die werklikheid baie interessanter as fiksie, want ons weet nie so baie daarvan nie: ons Heelal is 95% saamgestel uit geheimsinnige donker materie, en daar is ook donker energie, wat verantwoordelik is vir die versnelling van die uitbreiding van die heelal. Boonop bestaan ons wêreld op die diepste vlak uit die kleinste deeltjies wat op verskeie plekke gelyktydig kan wees en verskillend optree afhangende van of ons hulle dophou of nie. As dit nie die magie van die werklikheid is nie, wat is dan die werklikheid?.

Terselfdertyd het die wetenskap reeds baie antwoorde op die belangrikste vrae oor ons wêreld verskaf. In elk geval, ek dink daar is niks fout daarmee om iets nie te weet nie en nie kwantumfisika te verstaan nie. Die belangrikste ding is ons vermoë om soveel as moontlik te weet, om die Heelal te ken. Wat, heel waarskynlik, homself ook deur ons ken.